EFECTOS DE LAS ARMAS NUCLEARES Nube de hongo

EFECTOS DE LAS ARMAS NUCLEARES
Los efectos que se producen tras una explosión nuclear son los siguientes:
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Nube de hongo.
Onda expansiva.
Radiación ionizante.
Pulso de calor.
Pulso electromagnético.
Cambio del clima y medio ambiente.
Los 5 primeros efectos se producen de forma prácticamente inmediata mientras que el último
tiene lugar con más retardo.
La energía que se libera tras una explosión nuclear detonada en la troposfera se puede dividir
en 4 partes.
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Explosiva, que contribuye en un 40-50% de la energía total.
Radiación térmica, que contribuye en un 30-50% de la energía total.
Radiación ionizante, que contribuye en un 5% de la energía total.
Radiación residual, que contribuye en un 5-10% de la energía total.
Del total de esta energía liberada en una explosión nuclear, el 80 % lo hace en forma de rayos
gamma que rápidamente por efecto del aire es convertida en radiación térmica, en forma de
pulso térmico, y en energía cinética, en forma de onda de choque. El resto de energía es
liberada posteriormente en forma de lluvia radiactiva.
A continuación se detallan los diferentes efectos que se producen tras una explosión nuclear y
que se han mencionado anteriormente.
Nube de hongo
Las nubes de hongo se forman como resultado de la aparición de una gran masa de gases de
baja densidad cerca del suelo, creando una inestabilidad de Rayleigh-Taylor. La masa del gas
asciende rápidamente generando vórtices turbulentos y formando el tallo del hongo. Cuando el
gas alcanza una altura en la que su densidad ya no es menor a la del aire circundante, la masa
de vapor y escombros se dispersa dando lugar a la parte superior del hongo.
La inestabilidad de Rayleigh-Taylor se produce cuando un fluido de baja densidad empuja a
otro de alta densidad.
Para estudiar dicha inestabilidad se pone el ejemplo de dos fluidos de distintas densidades
confinados en entre los planos verticales de los puntos x=0 y x=a como muestra la siguiente
imagen.
En esta situación una pequeña perturbación
se ira haciendo cada vez más grande a
medida que avanza el tiempo de tal forma que el sistema siempre será inestable si:
Donde
y
son las densidades de los dos fluidos
los dos medios.
es la gravedad y
es la tensión superficial entre
Ondas de choque
Una onda de choque es un tipo de propagación ondulatoria. Dicha perturbación transporta
energía y se propaga por un medio ya sea sólido, líquido o gaseoso, aunque en raras ocasiones
se puede propagar en ausencia de un medio material, por ejemplo, a través del campo
electromagnético.
El frente de onda de una onda de choque provoca un cambio abrupto de las características de
medio. La característica más importante de las ondas de choque es que se propagan más
rápido que la velocidad del sonido. Dicha velocidad disminuye a medida que la amplitud de la
onda decrece.
Hay varios tipos ondas de choque:
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Normales: son perpendiculares a la dirección de flujo.
Oblicuas: forman un ángulo con la dirección de flujo.
De arco: se define como el lugar donde la velocidad del fluido reduce su velocidad
desde supersónica hasta subsónica.
Para determinar si una onda se considera o no onda de choque hay que fijarse en el número
de Mach. Dicho número se define como la relación entre la velocidad del frente de onda y la
velocidad del sonido.
En el caso de la bomba nuclear, la onda de choque está provocada por una detonación y se
propaga de forma esférica.
Una onda esférica es una onda tridimensional que se propaga formando esferas concéntricas
desde la fuente de la perturbación.
La ecuación que define la onda esférica es la siguiente:
(
)
Esta ecuación no depende ni θ de ni φ de ya que las ondas son simétricas esféricamente.
La solución general de la ecuación de la onda esférica es:
Si la onda es esférica y armónica entonces encontramos una solución del tipo:
( )
Donde la constante A es conocida como intensidad de la fuente. Para cualquier valor fijo del
tiempo muestra la agrupación de esferas concéntricas que llenan todo el espacio.
Radiación ionizante
La radiación ionizante es aquella que está compuesta de partículas que transportan
individualmente
suficiente energía
cinética para
liberar
un electrón de
un átomo o molécula, ionizando esta. Como se ha mencionado anteriormente, entorno al 5%
de la energía se libera en forma de radiación ionizante ya sea en forma de neutrones, rayos
gamma, partículas alfa y electrones. Los rayos gamma son radiación electromagnética de alta
energía, mientras que el resto son partículas.
Radiación térmica
Tras la explosión nuclear se emiten grandes cantidades de radiación térmica que ocupan el
espectro visible, infrarrojo y ultravioleta. Esto se conoce como “Flash”. Esta radiación térmica
eleva altamente la temperatura del medio.
Pulso electromagnético
Los rayos gamma producidos tras una explosión nuclear producen electrones de alta energía a
través de la dispersión Compton.
Los campos electromagnéticos resultantes pueden interferir en los aparatos electrónicos
provocando picos de tensión y como consecuencia de estos el daño de los mismos.